基于喀斯特文化的农林复合机理与土壤环境效应研究

【摘要】：喀斯特区分布着大量的可溶性岩石,降雨丰富,且多侵蚀性降雨,环境容量低,人为活动的强烈干扰严重地破坏了原本脆弱的生态环境。独特的自然地理因素加上不合理的人为活动,使得喀斯特区极易发生水土流失,水土流失到一定的程度就会形成岩石裸露的石漠化景象。水土流失、石漠化、贫困三大问题在喀斯特区相互交织,为了改善喀斯特区的生态环境,提高农民的经济收入,促进农村经济的可持续发展,在喀斯特区因地制宜,实施兼顾生态、经济及社会效益的治理措施具有极大的理论意义与现实意义。本研究依据生态学、系统学、经济学、水土保持学、社会学等理论,选取喀斯特高原山地毕节撒拉溪潜在-轻度石漠化综合治理示范区、喀斯特高原峡谷关岭-贞丰花江中-强度石漠化综合治理示范区为研究区,通过问卷调查,阐明了研究区由传统种植模式到农林复合经营的转变历史、影响因素、农林复合经营的发展现状及问题、农户关于农林复合经营的基本社会意识特征及种植模式转变引起的文化变迁。并选取示范区典型的农林复合经营模式,研究了其对研究区土壤养分及物理性状的影响。最后,针对问卷调查及实验观测结果,为示范区内农林复合经营的可持续发展提供相应的对策和建议。研究结论如下:(1)喀斯特区脆弱的自然环境外加不合理的人为活动所引起的水土流失及石漠化问题,原本耕作文化与自然环境的矛盾促使研究区逐步形成了现有的农林复合经营模式,政府政策是模式转变的首要驱动因素。地貌类型、水资源特征、海拔、坡度、石漠化等级等自然地理因素及示范区农户的环保意识、发展观念、政府政策、经济收入等社会经济文化因素差异导致了两个示范区不同的农林复合经营及发展现状。毕节撒拉溪示范区内主要的农林复合经营模式为苹果+玉米+土豆、桑树+黑麦草、玫瑰+土豆、玫瑰+核桃+土豆+蔬菜、核桃+玉米、玫瑰+大蒜等;贞丰关岭-花江示范区内主要的农林复合经营模式为花椒+红薯、辣椒+红薯、火龙果+红薯、火龙果+花椒+红薯、金银花+花椒等。(2)问卷调查研究表明,喀斯特区农林复合经营发展主要存在以下问题:缺乏资金及技术支撑、与农业发展机构之间的联系薄弱、农户生产经营积极性不高、农户的对本土文化的认知程度低、环保意识不高、基础设施不齐全。这些问题导致农林复合经营的经济效益无法满足农户需求,阻碍了研究区农林复合经营的可持续发展。(3)喀斯特高原峡谷区不同农业种植模式下土壤中的养分指标存在一定的差异,且土壤养分具有“表聚性”。通过隶属度函数分析得出,土壤综合养分评价得分的大小为火龙果(0.838)辣椒+红薯(0.744)金银花+花椒(0.722)火龙果+红薯(0.713)火龙果+花椒+红薯(0.71)花椒+火龙果(0.706)花椒(0.679)花椒+红薯(0.63)。总体上,不同农业种植模式下土壤养分的综合养分评价结果不存在显著性差异,与花椒单作相比,金银花+花椒模式土壤的综合养分有所改善,而花椒+红薯模式下土壤的综合养分有所降低。在相同的施肥与农业管理措施下,与单作相比,农林复合经营并不是绝对的会增加土壤的综合养分,也可能会降低土壤的综合养分。与火龙果单作相比,火龙果与其它作物的套种都使得土壤的综合养分降低。相比于单作,火龙果及花椒间作模式下的土壤基本物理性质都得到了改善。(4)喀斯特高原山地区不同农业种植模式的土壤养分指标存在一定的差异,总体而言,土壤养分具有“表聚性”。不同农业种植模式下土壤综合养分得分为玉米(y)(0.689)苹果+玉米+土豆(p+y+t)(0.676)核桃+玉米(h+y)(0.673)玫瑰+土豆(m+t)(0.647)玫瑰(m)(0.636)玫瑰+大蒜(m+d)(0.596)玫瑰+核桃+土豆+蔬菜(m+h+t+s)(0.595)桑树+黑麦草(s+h)(0.488)。总体而言,与单作相比,无论是林草模式还是玫瑰间作模式,土壤容重、土壤孔隙度及土壤水分条件等都有所改善。(5)选取了喀斯特高原山地区8种典型种植模式,研究其土壤团聚体特征,研究结果表明:干筛处理条件下,m+h+t+s,m+d以5mm的土壤团聚体含量最高,m+t以0.5-1mm的团聚体含量最高,其它模式均以2-5mm的土壤团聚体含量最大;土壤团聚体分形维数(D)为p+y+ts+hm+tmm+h+t+syh+ym+d。平均质量直径(MMD)在m+d样地中最大,在p+y+t中最小;几何平均直径(GMD)的大小为m+dym+h+t+ss+hmm+tp+y+th+y。湿筛处理下,土壤团聚体的分形维数分布情况为:ym+h+t+sh+ym+dm+tmp+y+ts+h;MMD为s+hm+tmm+dp+y+th+yym+h+t+s;GMD为s+hm+tm+h+t+sm+dmp+y+ty;土壤团聚体分形维数最大的为玉米单作样地,值最小的为桑树+黑麦草,研究结果表明湿筛处理下的D、MMD及GMD值更能反映研究区的实际情况,为增加土壤抗蚀性,应响应国家政策,调减玉米种植面积,扩大林草种植面积,这为研究区农林复合经营的发展提供了一定的理论依据。